DE2814342B2 - Drive device for spindles - Google Patents

Drive device for spindles

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Description

Die Erfindung be/.iehl sich auf eine Antriebsvorrichtung für schnellaufende Spindeln der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Gattung.The invention relates to a drive device for high-speed spindles of the type identified in the preamble of claim 1.

Eine derartige Antriebsvorrichtung ist beispielsweise aus der US-PS 24 26 045 bekanntgeworden. Turbinenantriebe eignen sich besonders für sehr schnell laufende Spindeln, insbesondere Werkzeugspindeln für hohe Wellenleistungen, die zum rationellen Einsatz von neuzeitlichen Schleifwerkstoffen erforderlich sind. Als Arbeitsmedium dient Luft, besser aber ist Wasser.Such a drive device has become known, for example, from US Pat. No. 2,426,045. Turbine drives are particularly suitable for very fast running spindles, especially tool spindles for high ones Shaft performance that is required for the efficient use of modern abrasive materials. as The working medium is air, but water is better.

Vorteilhaft ist bei der vorbekannten Vorrichtung, daß für die Drehzahlregelung derselbe Energieträger verwende! wird, wie für den Antrieb. Der Kolben für die Stellnadel wird hierbei einerseits mit den Eingangsdruck des Arbeitsmediums beaufschlagt, der somit die Führungsgröße darstellt. Von der Eingangsseite wird ein Teil des Arbeitsmediums über einen gedrosselten by-pass zur anderen Kolbenseite geleitet. Von hier führt eine Ableitung in einen drucklosen Rückführkanal, jedoch erfolgt die Ableitung gesteuert in Abhängigkeit von der Rotordrehzahl. Dazu ist die Ausmündung der Ableitung unter Freilassung eines engen Spaltes dicht vor einer Umfangsfläche des Rotors gehalten, die sich zufolge der Zentrifugalkraft drehzahlabhängig weitet und so die Spaltweite variiert. Dementsprechend verändert sich der Druck an der letztgenannten Kolbenseite (Regelgröße) in Abhängigkeit davon, ob über die drehzahlgesteuerte Ableitung mehr oder weniger abgeleitet wird, als über den by-pass zugeführt wird.It is advantageous in the previously known device that the same energy source is used for speed control use! will as for the drive. The piston for the adjusting needle is acted upon on the one hand with the inlet pressure of the working medium, which thus the Represents reference variable. From the inlet side, part of the working medium is throttled through a by-pass to the other side of the piston. From here a discharge leads into an unpressurized return duct, however, the derivation takes place in a controlled manner as a function of the rotor speed. For this purpose, the mouth of the Dissipation held free of a narrow gap close to a circumferential surface of the rotor, which is According to the centrifugal force, it expands as a function of the speed and thus the gap width varies. Accordingly the pressure on the latter side of the piston (controlled variable) changes depending on whether more or less is diverted via the speed-controlled derivation than is supplied via the by-pass will.

Nachteilig hieran ist, daß zufolge des gedrosselten by-pass cine Regelverzögerung unvermeidlich ist. so daß schnelle Lastwechsel nicht kompensiert werden, daß aber vor allem eine Wärmedehnung des Rotors und besonders das unvermeidliche radiale Lagerspiel in ganz erheblicher Weise die Regelgröße beeinflussen und somit einen stark verfälschten Drehzahl-Istwert vortäuschen.The disadvantage here is that, as a result of the throttled by-pass, a control delay is unavoidable. so that rapid load changes are not compensated, but that above all a thermal expansion of the rotor and in particular, the inevitable radial bearing play has a considerable influence on the controlled variable and thus simulate a strongly falsified actual speed value.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Antriebsvorrichtung der gatlungsgemäßcn Art so weiterzubilden, daß eine zuverlässige, schnelle und wirksame Stabilisierung, dabei aber in weiten Grenzen variierbare Einstellung einer Betriebsdrehzahl gewährleistet ist, wobei Störfaktoren wcitcstgehend ausgeschaltet sein sollen.The object of the invention is therefore to develop a drive device of the generic type so that that a reliable, fast and effective stabilization, but variable within wide limits Setting an operating speed is guaranteed, with disruptive factors increasingly being eliminated should.

Diese Aufgabe wird im Zusammenhang mit einer gattungsgcniäßen Antriebsvorrichtung dadurch gelöst, daß der drehzahlproportionale Druck über den Vcrbindungskanal von einem Staurohr abgeleitet wird, dessen Mündung zur Spindclwclle gerichtet ist.This object is achieved in connection with a generic drive device in that that the pressure proportional to the speed is derived via the connecting duct from a pitot tube, whose mouth is directed towards the spindle.

Der Druck im Staurohr ist abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des die Welle (oder eines sonstigen rotierenden Teils) umgebenden und von ihr mitgerissenen Mediums. Hs ist dabei nicht erforderlich, daß die Mündung des Staurohres nahe an die Welle heranreicht, und es bleibt vor allem die durch Radialbclastung der Welle (z. B. beim Schleifvorgang) hervorgerufene Lageabweichung ohne nennenswerten Einfluß. Gleichfalls wirken sich thermisch bedingte Umfangsaufweilungen der Welle in keiner maßgeblichen Weise aus. Hin Staurohr ist ein äußerst einfaches Bauelement, und der darin entstehende Druck wird unmittelbar auf die Stcllnadcl übertiagen. Ein Versagen dieses McUelementcs ist praktisch ausgeschlossen, so dall die Zuverlässigkeit der erfindiingsgeniäßen Antriebsvorrichtung deren hevor/uglen Einsät/ fur Schleifspindeln mit geringstem llnfallrisiko gestattet, da bei Schlcifspindcln bei einer l'lberschceitiing der Gron/drch/ahl die (icf.ihr eines Berstens des Sehleil körpers oft /n iinnolij; urol.ier Sicherheiisreser\eThe pressure in the pitot tube is dependent on the flow velocity of the shaft (or one other rotating part) surrounding and entrained medium. Hs is not required that the mouth of the pitot tube reaches close to the shaft, and above all it stays through Radial load on the shaft (e.g. during the grinding process) caused positional deviation without significant influence. There are also thermal effects Circumferential dilation of the shaft in no decisive way. Hin pitot tube is an extremely simple one Component, and the resulting pressure is immediately transferred to the Stcllnadcl. A failure this McUelementcs is practically impossible, so dall the reliability of the drive device according to the invention Their pre-embedding for grinding spindles is permitted with the lowest risk of accident, because in the case of grinding spindles in the event of an overshoot Gron / drch / ahl die (icf. Her one bursting the rope body often / n iinnolij; urol.ier security reserve

zwingt.forces.

Eine in diesem Zusammenhang bedeutsame Ergänzung zu jeder beliebigen Antriebsvorrichtung, insbesondere aber Weiterbildung der im Anspruch 1 bezeichneten Vorrichtung, ist mit den Erfindungsmerkmalen des Anspruchs 2 gekennzeichnet. Demgemäß bestimmt sich die Proportionalität des Druckes im Staurohr zur Drehzahl der Welle nach einem anderen Wirkungseffekt, der besonders im Grenzbereich der Nenndrehzahl eine besonders starke Regelwirkung zeigt. Der entscheidende Wirkungseffekt der hierin genannten besonderen räumlichen Anordnung der Mündung der Querbohrung oder des Rohrstückes beruht darauf, daß beim Überschreiten der (optimalen) Nenndrehzahl des Schaufelkranzes die einzelnen Schaufeln dem aus der Strahldüse austretenden Strahl gewissermaßen davoneilen, so daß der Strahl nicht mehr vollständig von den Schaufeln abgefangen wird und dann mit seiner schlecht ausgenutzten kinetischen Energie direkt auf die Mündung trifft. Dies verursacht in der Querbohrung bzw. im Rohrstück einen raschen und energiereichen sprunghalten Druckanstieg, der für die Schließbewegung des Stellventils sehr wirkungsvoll herangezogen wird. Maßgeblich hierzu ist, daß der Schaufelkranz hinsichtlich der Anzahl und Geometrie der Schaufeln nach den an sich bekannten Dimensionierungsvorschriftcn für die Hauptabmessungen von Freistrah 'urbinen gestaltet ist.In this context, an important addition to any drive device, in particular but further development of the device referred to in claim 1, is with the inventive features of the Claim 2 characterized. The proportionality of the pressure in the pitot tube is determined accordingly Speed of the shaft according to another effect, which is particularly in the limit range of the nominal speed shows a particularly strong control effect. The decisive effect of the effects mentioned here special spatial arrangement of the mouth of the transverse bore or the pipe section is based on the fact that when the (optimal) nominal speed of the blade ring is exceeded, the individual blades are removed from the Jet nozzle exiting jet to a certain extent run away, so that the jet is no longer completely from the Shovels is intercepted and then with its poorly exploited kinetic energy directly on the Muzzle meets. This causes a rapid and high-energy output in the transverse bore or in the pipe section Hold jump pressure increase, which is used very effectively for the closing movement of the control valve will. The decisive factor here is that the blade ring with regard to the number and geometry of the blades according to the known dimensioning regulations for the main dimensions of free-jet turbines is designed.

Eine Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1 stellt eine allgemeine Drehzahlregelung dar, während die Weiterbildung gemäß Anspruch 2 eine ausgeprägte Grenzwertkontrolle ermöglicht. Wenn eine Schleifspindel zum Beispiel am Ende eines Zerspanungsvorganges vom Werkstück zurückgezogen und somit plötzlich entlastet wird, besteht die Gefahr des Überdrc'iens, )r> wenn die Regeleinrichtung zu langsam oder zu schwach reagiert. Der besondere Vorteil der im Anspruch 2 angegebenen Erfindung liegt nun gerade darin, daß die Regeleinrichtung bei Überschreitung der Nenndreh/.ahl äußerst rasch reagiert.A drive device according to claim 1 represents a general speed control, while the further development according to claim 2 enables pronounced limit value control. When a grinding spindle, for example, retracted at the end of a machining operation from the workpiece and thus suddenly relieved, there is a risk of Überdrc'iens,) r> when the control device is too slow or too weak. The particular advantage of the invention specified in claim 2 is that the control device reacts extremely quickly when the nominal speed is exceeded.

Die vorgenannte (optimale) Nenndrehzahl ist abhängig von der Geschwindigkeit des aus der Strahldüse austretenden und gegen den Schaufelkran/, gerichteten Arbeitsmediums. Allgemein gilt für optimalen Turbinenbeirieb. daß die Spulgeschwindigkeit dem Zweifachen der Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades entspricht. Da aber die Strahlgcschwindigkeit allein abhängig ist von dem Druck, unter dem das Arbeitsmedium Bis zur Strahldüse steht, läßt sich damit sozusagen von ferne die Nenndrehzahl vorgeben. Der Druck des Arbeilsmedi- so ums wird da/u in bekannter Weise am Versorgungsaggregat geregelt oder mittels eines /wischengeschalietcn Druckrcdu/.icrgcräics eingestellt.The aforementioned (optimal) nominal speed is dependent on the speed of the jet emerging from the jet nozzle and directed towards the bucket crane / Working medium. Generally applies to optimal turbine operation. that the winding speed corresponds to twice the circumferential speed of the impeller. But since the jet speed is solely dependent on the pressure under which the working medium up to The jet nozzle can be used to set the nominal speed remotely, so to speak. The pressure of the media All this is regulated in a known manner on the supply unit or by means of a wiper shell Druckrcdu / .icrgcräics discontinued.

Das der Strahldüse voi geschaltete Stellventil, welches Bestandteil der Antriebsvorrichtung gemäß An- >r> spruch I ist. beeinflußt nicht die .Strahlgeschwindigkeit, sondern die Strahlmenge. Es bewirkt somit eine geregelte Änderung der Antriebsleistung im Sinne einer Stabilisierung der vorgegebenen Drehzahl.The jet nozzle voi of the switched control valve, which is part of the drive device according to arrival>r> I demanding. does not affect the jet speed, but the jet quantity. It thus brings about a controlled change in the drive power in the sense of stabilizing the specified speed.

Im Anspruch J wird eine besonders günstige wi Ausbildung des Staurohrs angegeben. Ks versteht sich hierbei, daß die genannte Querbohrung in eine die Spindelwelle oder damit ilrehstarr verbundene Teile aufnehmende I.ängsausnchiming einmündet.In claim J a particularly favorable wi Training of the pitot tube indicated. Ks is understood here that the said transverse bore in a die Spindle shaft or parts rigidly connected to it receiving I.ängsausnchiming opens.

Da der Abstand di r S'aurohrmündung von tier h"> Oberfläche des loiiere ulcn Teiles unter Umständen ungünstig groß sein kan'i. IiHW sieh genial.! der Variante des Anspruchs 4 vorteilhaft.?rweist· die Miindiim' ill's Rohrstückes stets ausreichend nahe anstellen.Kan'i since the distance di r S'aurohrmündung of animal h "> surface of loiiere ulcn part may be unfavorable large. IiHW look awesome.! The variant of claim 4 vorteilhaft.?rweist· the Miindiim 'ill's tubular piece always sufficiently close set up.

Besonders die Herstellung und Montage vereinfachende konstruktive Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 7 bis 9 angegeben.Constructive configurations of the invention that simplify the manufacture and assembly in particular are given in claims 7 to 9.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to a drawing.

Die Zeichnung stellt einen auf die erfindungswesentlichen Details beschränkten Querschnitt durch eine Spindel in der Ebene der Beschaufelung dar.The drawing represents a cross-section through a restricted to the details essential to the invention Spindle in the plane of the blading.

Die Spindeleinheit besteht aus einem äußeren rohrförmigen Gehäusemantel 1, der sich zweckmäßigerweise über die gesamte Länge der Spindel erstreckt, einem inneren Gehäuseteil 2 und der Spindelwelle 3, welche den Schaufelkranz 4 trägt. Im Gehäuseteil 2 ist eine Längsausnehmung 5 ausgespart, um den Durchtritt der Spindelwelle 3 zu gestauen.The spindle unit consists of an outer tubular housing jacket 1, which is expediently Extends over the entire length of the spindle, an inner housing part 2 and the Spindle shaft 3, which carries the blade ring 4. A longitudinal recess 5 is cut out in the housing part 2, to jam the passage of the spindle shaft 3.

Herstellungstechnisch günstig ist dabei, die axial aufeinanderfolgende Baugruppen, wie das vordere (hier nicht gezeichnete) Wellenlager, das rückwärtige (ebenfalls nicht gezeichnete) Wellenlager und die gezeichnete Antriebs- und Regeleinheit jeweils als gesonderte, allgemein scheibenförmige Gehäuseteile auszubilden. Diese Gehäuseteile werden bei der Endmontage aneinandergefügt und dann wenigstens teilweise vom Mantelteil 1 abgedeckt. An der Außenseite des Mantelteils greifen dann auch die Einspannelemente an, die die Spindel an der entsprechenden Werkzeugmaschinefestlegen. From a manufacturing point of view, it is advantageous to use the axially successive assemblies, such as the front one (here not shown) shaft bearing, the rear (also not shown) shaft bearing and the one shown Train the drive and control unit as separate, generally disc-shaped housing parts. These housing parts are joined together during final assembly and then at least partially from Cover part 1 covered. The clamping elements then also engage on the outside of the shell part, which fix the spindle on the corresponding machine tool.

Die erfindiingsgemäße Regeleinrichtung läßt sich besonders einfach im zugehörigen Gehäuseteil 2 unterbringen.The control device according to the invention can particularly easy to accommodate in the associated housing part 2.

Über eine im Beispiel parallel zur Spindelachse verlaufende Sackbohrung 6. die an der Rückseite der Spindel in bekannter Weise mit einem Schlauch gekuppelt wird, wird Flüssigkeit unter Druck zugeführt. Die Sackbohrung 6 wird von einer Querbohrung durchsetzt, die nach einer Seite hin eine Strahldüse 7 bildet und tangential zur Beschaufelung 4 in die Ausnehmung 5 einmündet und nach der Außenseite hin als Gewindebohrung 8 ausgebildet ist. Eine damit gleichachsige Bohrung größeren Durchmessers bildet eine Zylinderkammer 9, in der ein Kolben 10 verschiebbai geführt ist. Der Kolben 10 ist an einem Ende einer Stellnadel it befestigt, deren Schaft in einer in die Gewindebohrung 8 eingeschraubten Führungsbuchse 12 gleitet. Die gegenüberliegende Spitze der Stellnadel 11 ragt je nach Kolbenstellung mehr oder weniger weit in die Bohrung der Strahldüse 7, und der Ringspalt zwischen den konisch zur Spitze zulaufenden Flanken und der Bohrungseinmündung ist entsprechend weiter oder enger.Via a blind hole 6 running parallel to the spindle axis in the example, on the rear side of the The spindle is coupled to a hose in a known manner, liquid is supplied under pressure. The blind bore 6 is penetrated by a transverse bore, which has a jet nozzle 7 on one side forms and opens tangentially to the blading 4 in the recess 5 and towards the outside is designed as a threaded hole 8. This forms a coaxial bore of larger diameter a cylinder chamber 9 in which a piston 10 is displaceably guided. The piston 10 is on one End of a pin it attached, the shaft in a Guide bush 12 screwed into the threaded hole 8 slides. The opposite tip of the Adjusting needle 11 protrudes depending on the piston position more or less far into the bore of the jet nozzle 7, and the The annular gap between the flanks tapering towards the tip and the opening of the hole is corresponding further or closer.

Während das Arbeitsmedium aus der Sackbohrung 6 in die Strahldüse 7 gelangen soll, wird es durch eine den Schaft der Stellnadel 11 umschließende und in der Führungsbuchse 12 anliegende Ringdichtung 13 am Übertritt in die Zylinderkammer 9 gehindert. Der in der Sackbohrung 6 herrschende Eingangsdmck übt auf die Stellnadel 11 eine der schraffiert angedeuteten Qucrschnitlsfläche 14 proportionale Schiebekraft aus, die somit bestrebt ist, den Ringspalt des Stellventils zu vergrößern. Diese vom Eingangsdruck abhängige Kraft dient, wie eingangs schon ausgeführt wurde, als Führungsgrößc der Regeleinrichtung.While the working medium is to get out of the blind hole 6 into the jet nozzle 7, it is through a The ring seal 13 surrounding the shaft of the adjusting needle 11 and rests in the guide bushing 12 Passing into the cylinder chamber 9 is prevented. The prevailing in the blind hole 6 input pressure exerts on the Adjusting needle 11 one of the cross-sectional areas indicated by hatching 14 proportional pushing force, which thus strives to close the annular gap of the control valve enlarge. This force, which is dependent on the inlet pressure, serves as a Command variable of the control device.

Eine dem Eingungsdruck und der Kingflache der Ringdichtung 13 proportionale Kraft drückt auch gegen die Ringdichtung 13, so daß diese an einer Riiigslule 15 der I ühiungsbiichsc 12 entsprechend axial abgestützt werden muHOne of the entrance pressure and the king area of the Ring seal 13 proportional force also pushes against the ring seal 13, so that it is attached to a column 15 the I ühiungsbiichsc 12 correspondingly axially supported must be

Im Ausführungsbeispiel legt sich ein Bund 16 der Führungsbuchse 12 dichtend gegen die innere Begrenzungswand 17 der Zylinderkamnier 9. An den Bund 16 anschließend ist ein Außensechskant 18 angeformt. Die Führungsbuchse 12 entspricht also einer handelsüblichen, mit einer Bohrung nachträglich versehenen Sechskantkopfschraube.In the exemplary embodiment, a collar 16 of the guide bushing 12 lies against the inner boundary wall in a sealing manner 17 of the cylinder chamber 9. An external hexagon 18 is formed on the collar 16 subsequently. the Guide bush 12 thus corresponds to a commercially available one that is subsequently provided with a bore Hex head screw.

Aus räumlichen Gründen übergreift der Kolben 10 den Außensechskant 18 und ist zweckmäßigerweise mit einem Innensechskant 19 größerer Weite versehen. In Eingriffslöcher 20 an der auswärts weisenden Stirnfläche des Kolbens 10 kann ein geeignetes Werkzeug eingreifen. Damit kann der Kolben 10 gedreht werden, und über die Formschlußkupplung zwischen ihm und der Führungsbuchse 12 läßt sich die Baueinheit Kolben-Führungsbuchse-Stellnadel gemeinsam mittels des Außengewindes 21 der Führungsbuchse 12 in der Gewindebohrung 8 verankern.For spatial reasons, the piston 10 overlaps the external hexagon 18 and is expediently with provided a hexagon socket 19 larger width. In engagement holes 20 on the outwardly facing face the piston 10 can be engaged by a suitable tool. So that the piston 10 can be rotated, and via the positive coupling between it and the guide bushing 12, the structural unit Piston-guide bushing needle jointly by means of the external thread 21 of the guide bushing 12 in the Anchor threaded hole 8.

In koaxialer Verlängerung mit der Bohrung der Strahldüse 7 ist im Gehäuseteil 2 eine Querbohrung 22 eingebracht, in die noch ein Rohrstück 23 eingesetzt werden kann. Dieses Rohrstück 23 (oder auch die Querbohrung 22 allein) wirkt als Staurohr, wie es zur Messung von Strömungsgeschwindigkeiten bekannt ist.A transverse bore 22 is located in the housing part 2 in a coaxial extension with the bore of the jet nozzle 7 introduced into which a pipe section 23 can be inserted. This piece of pipe 23 (or the Cross hole 22 alone) acts as a pitot tube, as is known for measuring flow velocities.

Am Außenumfang des Gehäuseteiles 2 ist eine umlaufende Nut 24 eingestochen, die sowohl die Querbohrung 22 als auch die Zylinderkammer 9 anschneidet. Im montierten Zustand wird die Nut 24 durch die Innenwandung des Mantelteils 1 nach außen abgeschlossen und stellt somit einen die Querbohrung 22 mit der Zylinderkammer 9 verbindenden Verbindungskanal dar, der in einfachster Weise herzustellen ist.On the outer circumference of the housing part 2, a circumferential groove 24 is pierced, which both the Cross bore 22 and the cylinder chamber 9 cuts. In the assembled state, the groove 24 closed to the outside by the inner wall of the shell part 1 and thus represents a cross hole 22 with the cylinder chamber 9 connecting the connecting channel, which can be produced in the simplest manner.

Wenn eine größere Dämpfung des Regelvorganges erwünscht ist, kann die Nut aber auch in mehrfach verschlungenen Bahnen zwecks Längsstreckung ausgeführt wenden. Kinematisch gleichwertig ist es auch, wenn anstelle eines Einstiches die seitlichen Begrenzungswände der »Nut« am Außenumfang des Gehäuseteils 2 aufgesetzt werden.If a greater damping of the control process is desired, the groove can also be made in several ways turn twisted tracks for the purpose of longitudinal stretching. It is also kinematically equivalent if instead of a recess the lateral boundary walls of the "groove" on the outer circumference of the housing part 2 are put on.

Beidseitig der Nut 24, zwischen dem Gehäuseteil 2 und dem Mantelteil 1 anliegend gehaltene, hier nicht besonders dargestellte Dichtringe sind zum dichten Abschluß des Verbindungskanals zweckmäßig.On both sides of the groove 24, held adjacent between the housing part 2 and the casing part 1, not here Sealing rings shown in particular are useful for the tight closure of the connecting channel.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt:The operation of the device is as follows:

Ausgehend vom Stillstand der Spindelwelle 3 wird ein nicht gezeigtes Einschaltventil geöffnet, so daß das Arbeitsmedium unter einem vorgegebenen Eingangsdruck in die Sackbohrung 6 strömt, die Stellnadel 11 mühelos nach links in maximale Stellventil-Öffnungslage verschiebt, durch die Strahldüse 7 gerichtet gegen den Schaufelkranz 4 strömt und damit die Spindelwelle 3 in Drehung versetzt. Das seiner kinetischen Energie ledige Medium sammelt sich im unteren erweiterten Bereich der Ausnehmung 5 und wird über eine nicht gezeigte Rückflußleitung abgeleitet.Starting from the standstill of the spindle shaft 3, a switch-on valve, not shown, is opened so that the Working medium flows into the blind bore 6 under a predetermined inlet pressure, the adjusting needle 11 Slides effortlessly to the left into the maximum open position of the control valve, directed against through the jet nozzle 7 the blade ring 4 flows and thus the spindle shaft 3 is set in rotation. That of its kinetic energy Single medium collects in the lower extended area of the recess 5 and is not over a shown reflux line derived.

Mit zunehmender Drehzahl der Spindelwelle 3 stellt sich im Staurohr (Bohrung 22 bzw. Rohrstück 23) ein zunehmend steigender Staudruck ein, der über den Verbindungskanal (Nut 24) auf die linke Seite des Kolbens 10 in die Zylinderkammer 9 übertragen wird.As the speed of the spindle shaft 3 increases, the pitot tube (bore 22 or pipe section 23) occurs increasingly increasing dynamic pressure, which is transferred via the connecting channel (groove 24) to the left side of the Piston 10 is transferred into the cylinder chamber 9.

Das an sich geringere Druckneveau des drehzahlpro portionalen Staudrucks wird durch eine entspreche™ gegenüber der Querschnittsfläche 14 wesentlich größe re Kolbenfläche ausgeglichen.The inherently lower pressure level of the dynamic pressure proportional to the speed is compensated for by a corresponding ™ Compared to the cross-sectional area 14 substantially larger re piston area balanced.

Bei ständig steigender Drehzahl wird folglich dei Zustand eintreten, daß die dem Drehzahl-Istwer proportionale nach rechts gerichtete Kraft gleich ist dei dem Sollwert entsprechenden linksgerichteten KraftAs the speed increases, the dei Condition occur that the rightward force proportional to the actual speed is equal to dei left-hand force corresponding to the setpoint

ίο Bei weiterem Ansteigen überwiegt sodann die nacl rechts wirkende Kraft und verschiebt die Stellnadel Il entsprechend, wodurch das Stellventil die aus dei Strahldüse 7 austretende Strahlmenge drosselt unc somit einer weiteren Drehzahlsteigerung entgegen wirkt. Sinkt daraufhin die Drehzahl, ;:. B. zufoige einei Belastung der Spindelwelle 3, unter den Sollwert, se überwiegt wieder die nach links v/irkende Kraft unc öffnet das Stellventil. Durch Einstellung des Eingangs druckes wird dabei in einfachster Weise die gewünschte Betriebsdrehzahl vorgegeben.ίο If the increase continues, the nacl then predominates force acting on the right and moves the adjusting needle II accordingly, whereby the control valve throttles the amount of jet emerging from the jet nozzle 7 unc thus counteracts a further increase in speed. If the speed drops,;:. B. random one The load on the spindle shaft 3, below the setpoint, is again dominated by the force acting to the left unc opens the control valve. By setting the input pressure, the desired one is made in the simplest possible way Operating speed specified.

Wie vorstehend schon ausgeführt wurde, ist die Nenndrehzahl von derselben Führungsgröße abhängig wie die vorstehend angesprochene Betriebsdrehzahl Wenn also, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, die Mündung des Staurohres der Strahldüse gegenüberliegend angeordnet wird, ist es zweckmäßig, z. B. durch geeignete Bemessung der Querschnittsfläche 14 dei Stellnadel 11, dafür zu sorgen, daß die Nenndrehzah gleich ist der Betriebsdrehzahl oder nur unwesentlichAs already stated above, the nominal speed is dependent on the same reference variable as the above-mentioned operating speed If so, as shown in the embodiment, the The mouth of the pitot tube of the jet nozzle is arranged opposite, it is appropriate, for. B. by suitable dimensioning of the cross-sectional area 14 dei adjusting needle 11 to ensure that the nominal speed is the same as the operating speed or is only insignificant

JO darüber liegt.JO lies above it.

Sobald die Nenndrehzahl überschritten wird, gelangi der aus der Strahldüse 7 austretende Strahl partiell mi ι voller Energie unmittelbar zur Mündung des Staurohres Daraus resultiert ein starker Druckanstieg im StaurohrAs soon as the nominal speed is exceeded, the jet emerging from the jet nozzle 7 partially succeeded full of energy directly to the mouth of the pitot tube. This results in a strong increase in pressure in the pitot tube

J5 der, übertragen auf die Zylinderkammer 9 und der Kolben 10, ein rasches Schließen des Stellventil! bewirkt.J5 the, transferred to the cylinder chamber 9 and the Piston 10, a quick closing of the control valve! causes.

Diese Grenzwertregelung bedient sich (im Ausführungsbeispiel) vorteilhafterweise derselben Elemente (Staurohr, Stellventil) wie die Betriebsdrehzahlregelung jedoch resultiert die Regelgröße (Drehzahl-Istwert) au; einer anderen physikalischen Erscheinung.This limit value control advantageously uses the same elements (in the exemplary embodiment) (Pitot tube, control valve) like the operating speed control, however, the controlled variable (actual speed value) results from; another physical appearance.

Um Schwingungserscheinungen im Regelkreis entgegenzuwirken, ist es erforderlich, die Bewegung de; Kolbens 10 zu dämpfen. Dies kann z. B. durch Drosselung einer entsprechend eng bemessenen Druckausgleichsleitung 25 bewirkt werden, die von der inneren Begrenzungswand 17 in die Ausnehmung 5 führt oder durch einen langen und engen Verbindungskanal (Nut 24).To counteract vibration phenomena in the control loop, it is necessary to de movement; Piston 10 to dampen. This can e.g. B. by Throttling of a correspondingly narrow pressure equalization line 25 are effected by the inner boundary wall 17 leads into the recess 5 or through a long and narrow connecting channel (Groove 24).

Abweichend vom Ausführungsbeispiel kann der Kolben 10 in der einen oder anderen Richtung mittels einer Feder vorbelastet werden, wodurch sich geänderte Regelcharakteristiken vorgeben lassen. Dabei kann es zweckmäßig sein, entweder das gehäusefeste Widerlager der Feder verstellbar auszugestalten oder die Stellnadel 11 im Kolben 10 schraubbar und damit relativ dazu verstellbar zu halten.Deviating from the exemplary embodiment, the piston 10 can in one direction or the other by means of a spring are preloaded, whereby changed control characteristics can be specified. Here can it may be useful either to design the abutment of the spring fixed to the housing or to be adjustable the adjusting needle 11 in the piston 10 can be screwed and thus kept adjustable relative to it.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (7)

1 Patentansprüche:1 claims: 1. Antriebsvorrichtung für schnellaufende Spindeln, insbesondere Schleifspindeln, mit einem Gehäuse, einer gehäusefesten Strahldüse für ein unter Druck zuführbares Arbeitsmedium, einer im Gehäuse drehbar gelagerten Spindelwelle mit im Strahlbereich angeordnetem Schaufelkranz, sowie mit einem Stellventil zur Verstellung des aus der Strahldüse austretenden Strahles, wobei das Stellventil eine mit einem in einer Zylinderkammer verschiebbaren Kolben gekoppelte Stellnadel aufweist und der Kolben einerseits von dem der Stellnadel zugeleiteten Arbeitsmedium und andererseits über einen Verbindungskanal von einem sich in Abhängigkeit von der Drehzahl der Spindelwelle verändernden Druck Ui der Zylinderkammer beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der drehzahlproportionale Druck über den Verbindungskanal (24) von einem Staurohr (22, 23) abgeleitet wird, M dessen Mündung zur Spindelwelle (3) gerichtet ist.1. Drive device for high-speed spindles, in particular grinding spindles, with a housing, one jet nozzle fixed to the housing for a working medium that can be supplied under pressure, one in the housing rotatably mounted spindle shaft with a blade ring arranged in the jet area, as well as with a Control valve for adjusting the jet emerging from the jet nozzle, the control valve having a having an adjusting needle coupled to a piston displaceable in a cylinder chamber and the Piston on the one hand from the working medium supplied to the adjusting needle and on the other hand via a Connection channel of a changing depending on the speed of the spindle shaft Pressure Ui of the cylinder chamber is applied, characterized in that the speed-proportional Pressure is derived from a pitot tube (22, 23) via the connecting channel (24), M whose mouth is directed towards the spindle shaft (3). 2. Antriebsvorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1, mit einem aus der Strahldüse bezüglich des Schaufclkranzes tangential ausgerichtet austretenden Strahl, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung einer als Staurohr wirkenden, mit dem Vcrbindungskanal (24) verbundenen Querbohrung (22) im Gehäuse (2) oder die Mündung eines als Staurohr ausgebildeten, mit dem Vcrbindungskanal (24) verbundenen und in eine Querbohrung (22) w eingesetzten Rohrstücks (23) bezüglich des Schaufelkranzes (4) der Strahldüse (7) gegenüberliegend und koaxial zu dem aus der Strahldüse (7) auttretenden Strahl angeordnet ist.2. Drive device, in particular according to claim 1, with one of the jet nozzle with respect to the Blade ring tangentially aligned exiting beam, characterized in that the Opening of a cross-hole that acts as a pitot tube and is connected to the connecting duct (24) (22) in the housing (2) or the mouth of a pitot tube with the connecting duct (24) connected and in a transverse bore (22) w inserted pipe section (23) with respect to the blade ring (4) of the jet nozzle (7) and opposite is arranged coaxially to the jet emerging from the jet nozzle (7). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- '"> zeichnet, daU das Staurohr durch eine Querbohrung (22) im Gehäuse (2) gebildet wird, die in eine die Spindelwelle (3) aufnehmende Längsausnehmung(S) einmündet.3. Apparatus according to claim 1, characterized in '"> draws that the pitot tube is formed by a transverse bore (22) in the housing (2) which is inserted into a Spindle shaft (3) receiving longitudinal recess (S) opens. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 4() zeichnet, daß das Staurohr durch ein in eine Querbohrung (22) des Gehäuses (2) eingesetztes Rohrstück (23) gebildet wird.4. Device according to claim 1, characterized marked 4 () is characterized in that the Pitot tube is formed by an inserted into a transverse bore (22) of the housing (2) pipe section (23). 5. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (24) als v> ringförmiger Hohlraum im Gehäuse (2) ausgebildet ist.5. Apparatus according to claim I or 2, characterized in that the connecting channel (24) is designed as a v > annular cavity in the housing (2). 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zumindest /weiteilig ausgeführt ist mit einem die Spindelwelle (3) bzw. ^0 den Schaufelkranz (4), das Stellventil (6, 7, II) und die Querbohrung (22) bzw. das Rohrslück (23) aufnehmenden Gehäuseteil (2) und einem darauf aufgeschobenen rohrförmigen Mantelieil (1), wobei der ringförmige Hohlraum durch eine am Außen- v' umfang des Gchäuseteiles (2) umlaufende Nut (24) gebildet ist, die durch die Innenwandung des Mantclteiles(l)nach außen abgeschlossen wird.6. The device according to claim 5, characterized in that the housing is at least / largely designed with a spindle shaft (3) or ^ 0 the blade ring (4), the control valve (6, 7, II) and the transverse bore (22) or the Rohrslück (23) receiving the housing part (2) and a slid on to the tubular Mantelieil (1), wherein the annular cavity v by a on the outer circumference 'of the Gchäuseteiles (2) circumferential groove (24) is formed by the Inner wall of the Mantclteiles (l) is closed to the outside. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig der Nut (24) Dichtringe w) zwischen dem Gehäuseteil (2) und der Innenwandungdcs Mantclteiles(t) anliegend gehalten sind.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that on both sides of the groove (24) sealing rings w) are held adjacent between the housing part (2) and the inner wall of the jacket part (t).
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